JP4115237B2

JP4115237B2 - ディーゼルエンジン

Info

Publication number: JP4115237B2
Application number: JP2002301806A
Authority: JP
Inventors: 欣一郎渡辺; 隆逆井; 昇平長坂
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2002-10-16
Filing date: 2002-10-16
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2022-10-16
Also published as: CN1497154A; CN100334340C; US6935307B2; JP2004137932A; US20040074471A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、過給機付のディーゼルエンジン（以下では、単にエンジンと略す場合がある）では、高負荷時でのＮＯｘの低減、燃費の低減、および低負荷時の白煙の発生を抑制する手段が種々開発されている。このような手段として、過給機出口から燃焼室までの間に熱交換手段を設け、さらにこの熱交換手段を、上流側の第１熱交換器と下流側の第２熱交換器とで構成し、第１、第２熱交換器での熱交換には、それぞれ温度の異なる第１、第２媒体を使用し、これらの第１、第２媒体と給気との間で熱交換を行った後に、給気を燃焼室に送り込むものがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
具体的に、この特許文献１に記載の手段によれば、上流側の第１熱交換器では低温の第１媒体を、下流側の第２熱交換器では高温の第２媒体をそれぞれ使用している。エンジン負荷（以下では、単に負荷と称する場合がある）が小さくて燃料噴射量が少なく、白煙が発生し易い状況では、第１熱交換器で冷却された給気を第２熱交換器で加熱し、加熱された給気を燃焼室に送り込んで着火性を向上させ、白煙の発生を抑制する。反対に、エンジン負荷が大きくて燃料噴射量が多く、ＮＯｘが増大し、燃費が悪化する状況では、第２熱交換器へ供給される第２熱媒体の流量を無くすかまたは少なくし、第１熱交換器で冷却された給気を低温のまま燃焼室に送り込み、ＮＯｘの低減、燃費の低減を図っている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３４２８３８号公報（第４頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ディーゼルエンジンは一般的に、過給機や熱交換手段の有無にかかわらず、高負荷側から低負荷側に移行した際に、燃料噴射量が少なくなって着火性が不安定になるため、例えば、ディーゼルエンジンが発電機を駆動するために用いられる場合等において、エンジン回転速度を一定に保ちながらも、エンジンを停止させるために負荷を下げ続け、これに伴って燃料噴射量を少なくし続けるようなエンジン停止工程では、着火性がより不安定となって白煙が生じ易くなる。従って、このような場合での白煙の発生を抑制できるディーゼルエンジンの開発も望まれている。
【０００６】
このような問題は、特にエマルジョン燃料など、難着火性燃料を用いた場合にも顕著であり、所定のエンジン負荷を下回ると、着火性の悪化から未燃燃料が多くなって白煙が発生し易くなる。
【０００７】
さらに、前記特許文献１の手段では、エンジン負荷が高負荷にある状態からエンジン負荷を下げて燃料噴射量を少なくすると、第２熱交換器にも第２媒体が供給されるのであるが、この際には、第２熱交換器が高負荷時に流通していた低温の給気で冷却されているために、第２媒体の熱量が第２熱交換器自身（の金属部材等）で奪われることになり、第２熱交換器が十分に加熱されず、即座には給気を暖めることができない。このため、エンジン負荷が高負荷側から低負荷側に移行したしばらくの間は、少ない燃料でしかも低温の給気が供給されることになり、白煙が発生する。
【０００８】
本発明の目的は、エンジン負荷を高負荷側から低負荷側に移行させた場合でも、白煙の発生を良好に防止できるディーゼルエンジンを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段と作用効果】
本発明のディーゼルエンジンは、燃料噴射時期を制御する燃料噴射時期制御手段を備えるとともに、難着火性の燃料が用いられるディーゼルエンジンにおいて、吸気した外気を加圧して燃焼室内に過給する過給機と、第１媒体を受けて前記過給機の過給機出口からの給気と熱交換する第１熱交換器と、第１媒体よりも高い温度の第２媒体を受けて第１熱交換器出口からの給気と熱交換する第２熱交換器とを含んで構成された熱交換手段と、前記第２熱交換器へ流入する前記第２媒体の流量を制御する流量制御手段とを備え、前記流量制御手段は、エンジン負荷が所定負荷を越えたときに、前記第２熱交換器への前記第２媒体の流量を無くすかまたは減量し、エンジン負荷が所定負荷以下になったときに、前記第２熱交換器への前記第２媒体の流量を増量し、前記燃料噴射時期制御手段は、前記流量制御手段によって前記第２熱交換器への前記第２媒体の流量が無しかまたは減量側から、増量側に移行した所定時間の間、燃料噴射時期をＮＯｘが増加しない範囲で進ませることを特徴とする
【００１０】
このような本発明においては、エンジン停止工程中にエンジン負荷が所定負荷以下になると、燃料噴射時期制御手段によって燃料噴射時期を進めるため、低負荷でかつ燃料噴射量が少なくとも、噴射時期を進める分だけ着火まではより多くの燃料が噴射されることになって着火性が改善され、着火時の燃焼効率が向上して白煙の発生が抑制される。
より具体的にいうと、熱交換器が用いられている場合では、エンジン負荷が高負荷側から低負荷側に移行する過程で所定負荷以下になると、流量制御手段は、高負荷時に流通した給気で冷却された第２熱交換器に対して第２媒体を流入させるから、従来と同様に第２媒体の熱量が奪われて給気が十分に加熱されないのであるが、本発明においては、この際に燃料噴射時期制御手段によって燃料噴射時期を進めるため、低負荷でかつ燃料噴射量が少なく、しかも加熱が不十分な給気が供給されても、前述したように噴射時期を進める分だけ着火まではより多くの燃料が噴射されることになり、着火時の燃焼効率が向上して白煙の発生が抑制される。
なお、燃料の噴射時期を進めると一般には、燃焼効率が良くなって燃費が改善される反面、燃焼温度が高くなってＮＯｘが発生し易いのであるが、本発明では、エンジンに供給される給気が十分に加熱されておらず、低温であるために、燃焼温度がさほど上がらず、ＮＯｘが増加しない。換言すれば、ＮＯｘが増加しない範囲内で噴射時期および噴射時間等を設定することにより、ＮＯｘの低減および燃費の低減を維持しつつ、白煙の発生も同時に抑えられるのである。
【００１１】
本発明のディーゼルエンジンでは、給気温度を検出する給気温度検出手段を備え、前記燃料噴射時期制御手段は、この給気温度検出手段からの検出信号に基づいて燃料噴射時期を制御することが望ましい。
給気温度および燃料噴射量（エンジン負荷）に応じた最適な燃料噴射時期を予めマップとして決めておけば、燃料噴射時期制御手段は給気温度検出手段での検出結果に基づいて正確な燃料噴射時期を決定でき、常に最適な燃料噴射時期で噴射させることが可能である。従って、このような状態でエンジンが駆動されている限り、エンジン負荷が所定負荷以下となって燃料噴射時期を進める必要が生じても、燃料噴射時期制御手段では、燃料噴射時期の進め具合を給気温度に関係なく同じにでき、制御が容易になる。
例えば、給気温度がそれぞれ３０℃の場合と４０℃の場合とでは、燃料噴射量（エンジン負荷）毎の最適な燃料噴射時期も異なるが、エンジン負荷が所定負荷以下となったときには、給気温度に関係なくそれぞれの燃料噴射時期について同じ分だけ進めればよく、制御が容易である。
また、エンジン負荷が所定負荷以下になった時点での給気温度を即座に検出し、この検出結果に応じて燃料噴射時期を進めることも可能であり、より低い温度の給気が入り込んだ場合には、燃料噴射時期をより進める等の制御を行うことで、難着火性の燃料等にも確実に対応でき、白煙の発生も確実に抑制される。
【００１２】
本発明のディーゼルエンジンでは、前記エンジン停止工程中にエンジン負荷が所定負荷以下になったとき、複数の燃焼室のうち、一部の燃焼室への燃料供給を停止する減筒運転制御手段を備えていることが望ましい。
このような本発明によれば、エンジン停止時に負荷が小さくなると、例えば、Ｖ型のエンジンでは、減筒運転制御手段によって一方のバンクの燃焼室のみを使用する片バンク運転を行い、当該一方のバンクでの気筒当たりの負荷を増加させ、白煙の発生を抑制する。
【００１３】
本発明のディーゼルエンジンでは、使用する燃料が水エマルジョン燃料であることが望ましい。
水エマルジョン燃料は難着火性であるから、エンジン負荷の変動が着火性に与える影響がより大きく、白煙が発生し易い。このため、このような燃料を用いたディーゼルエンジンに本願発明を適用することは、着火を促進して白煙の発生を抑えた燃焼を実現でき、より有用である。
【００１４】
本願発明では、前記所定期間の間とは、給気が前記第２熱交換器にて十分に加熱されていない間のことである。
【００１５】
本願発明では、前記燃料噴射時期制御手段は、前記所定時間の間、燃料噴射時期を一時的に大きく進め、その後に遅らせる側に戻して再び徐々に進ませることを特徴とする。
【００１６】
そして、この際に、当該ディーゼルエンジンは冷却水を用いた水冷式であり、前記第１媒体は外気であり、前記第２媒体は前記冷却水であることが望ましい。このようなディーゼルエンジンでは、特に第２媒体として、ディーゼルエンジンの冷却水を流用するので、特別な媒体を専用に流通させる必要がなく、そのようなシステムも不要となり、第２媒体の入手が容易である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係るディーゼルエンジン１の概略構成を示す構成図である。
ディーゼルエンジン１は、工場や、ビル、あるいは大型店舗等に設置された発電システムに組み込まれており、三相交流用の発電機１００の駆動源として用いられている。燃料は特に限定されるものではないが、本実施形態では、軽油に比べて難着火性の水エマルジョン燃料（水含有率５０％程度）が用いられている。難着火性の燃料としては他に、メタノールや、Ａ重油、廃プラスチック燃料等を使用できる。また、このディーゼルエンジン１は、いわゆるＶ型エンジンで、かつ過給機２０を備えた水冷式である。
【００１８】
従って、ディーゼルエンジン１のエンジン本体１０は、適宜なバンク角で振り分けられた第１バンク１１と、第２バンク１２とを備えており、各バンク１１，１２毎に電子ガバナや燃料噴射用プランジャ等で構成された燃料噴射装置１３，１４が設けられている。これらのバンク１１，１２に対しては、過給機２０のコンプレッサ２１側から給気流路２を通って給気が供給される。給気流路２において、過給機２０とエンジン本体１０の燃焼室入口（不図示）との間には熱交換手段３０が設けられている。なお、過給機２０は、コンプレッサ２１と一体の排気タービン２２を備えた排気タービン過給機であり、この排気タービン２２が排気流路３の途中に設けられている。
【００１９】
熱交手段３０は、外気（第１媒体）を受けて過給機出口２０Ａからの給気と熱交換する空冷アフタークーラ（第１熱交換器）３１と、外気よりも高くなるエンジン冷却水（第２媒体）を受けて空冷アフタークーラ出口（第１熱交換器出口）３１Ａからの給気と熱交換する水冷アフタークーラ（第２熱交換器）３２とを備えている。この際、冷却水はエンジン本体１０の冷却用であって、冷却水流路４を循環しているのであるが、主にはラジエータ１５によって熱交換が行われ、エンジン１に戻される。また、冷却水流路４の途中には流量調整弁３３が設けられ、この流量調整弁３３を開くことで水冷式アフタークーラ（以下、アフタークーラをＡ／Ｃと略す）３２に冷却水が流入し、閉じることでラジエータ１５側にのみ流入するようになっている。
【００２０】
この熱交手段３０によれば、背景技術でも述べたように、エンジン負荷が小さくて燃料噴射量が少なく、白煙が発生し易い状況では、空冷Ａ／Ｃ３１で冷却された給気を水冷Ａ／Ｃ３２において加熱し、加熱された給気を燃焼室に送り込んで着火性を向上させ、白煙の発生を抑制することが可能である。反対に、エンジン負荷が大きくて燃料噴射量が多く、ＮＯｘが増大し、燃費が悪化する状況では、水冷Ａ／Ｃ３２へ供給される冷却水の流量を無くすかまたは少なくし、空冷Ａ／Ｃ３１において冷却された給気を低温のまま燃焼室に送り込み、ＮＯｘの低減、燃費の低減を図ることが可能である。
【００２１】
以上のようなエンジン１では、各燃料噴射装置１３，１４とエンジンコントローラ４０とが電気的に接続されている。エンジンコントローラ４０は、エンジン負荷に応じた燃料噴射量を決定する燃料噴射量制御手段（図示略）の他、流量制御手段４１、燃料噴射時期制御手段４２、減筒運転制御手段４３、およびエンジン負荷に応じた適切な燃料噴射量を決定するマップ（図示略）や、図２に示すマップＭ等が記憶されたマップ記憶手段４４を備えている。
【００２２】
ここで、図２に示すマップＭは、燃料噴射量（エンジン負荷）に応じて燃料噴射時期を決定するために用いられる。すなわち、エンジン負荷が小さく燃料噴射量が少ない場合には、クランクの回転角度位置がより早い位置、すなわち進角させた位置で燃料を噴射し、エンジン負荷が増大して燃料噴射量が多くなるに従って、クランクの回転角度位置がより遅い位置、すなわち遅角させた位置で燃料を噴射させる。また、本実施形態では、空冷Ａ／Ｃ出口３１Ａでの給気温度に応じたマップ曲線が選択されるようになっている。例えば、図２には、給気温度Ａ，Ｂ，Ｃのマップ曲線が描かれており、給気温度がＡのときにはマップ曲線Ａが、給気温度がＢのときにはマップ曲線Ｂが、給気温度がＣのときにはマップ曲線Ｃがそれぞれ選択される。勿論、Ａ〜Ｃ以外の温度のときには、前記燃料噴射時期制御手段４２で適宜補完され、給気温度に応じた最適な燃焼噴射時期が決定される。
【００２３】
流量制御手段４１は、エンジン負荷を示す燃料噴射量に応じて水冷Ａ／Ｃ３２に流入する冷却水の流量を制御し、熱交換手段３０を前述した効果が得られるように機能させる。具体的には、各燃料噴射装置１３，１４から出力される燃料噴射量信号Ｆを監視し、エンジン負荷が小さいときのように燃料噴射量が所定燃料噴射量Ｆｆ（図２）以下の場合には、流量調整弁３３に開閉信号Ｓを出力し、流量調整弁３３を全開または水冷Ａ／Ｃ３２への流入流量が増大するように制御する。これに対して、エンジン負荷が大きいときのように燃料噴射量が所定燃料噴射量Ｆｆを越えた場合には、再度流量調整弁３３に開閉信号Ｓを出力し、流量調整弁３３を全閉または水冷Ａ／Ｃ３２への流入流量が減少するように制御する。
【００２４】
燃料噴射時期制御手段４２は、空冷Ａ／Ｃ出口３１Ａに設けられた温度センサ（給気温度検出手段）３４からの検出信号Ｋを受信し、この検出信号Ｋに基づいて図２に示すいずれのマップ曲線Ａ〜Ｃを選択するかを決定する。そして、燃料噴射装置１３，１４からの燃料噴射量信号Ｆに基づき、負荷を示す燃料噴射量に応じた燃料噴射時期を決定し、噴射時期信号Ｔを１３，１４に戻している。なお、エンジン負荷を徐々に増加させる時のように、燃料噴射量を少量側から徐々に増やす場合には、前記流量制御手段４１が流量調整弁３３を開いた状態にし、水冷Ａ／Ｃ３２において給気を暖める制御を行うので、燃料噴射量が所定燃料噴射量Ｆｆに達するまでは、給気温度に無関係にマップ曲線Ｄが選択される。従って、エンジン負荷を増加させる初期の段階では、負荷が大きくなるにつれてマップ曲線Ｄに沿って燃料噴射時期を遅角させ、所定の負荷よりも多くなって燃料噴射量が所定燃料噴射量Ｆｆを越えた場合には、給気温度に応じた燃焼噴射時期に進角させる。図２には、給気温度がＡであるときの燃料噴射時期の推移がわかるように、マップ曲線Ａ、Ｄに沿って矢印を付してある。
【００２５】
さらに、本実施形態での燃料噴射時期制御手段４２は、以下の機能を有する。すなわち、エンジンを停止させる場合のように、高負荷の状態から負荷を下げて燃料噴射量を少なくし、最終的に負荷を略ゼロにしようとすると、水エマルジョン燃料を使用している本実施形態では、燃料噴射量が所定燃料噴射量Ｆｆ以下だと、燃料噴射量が少なくて着火性が悪化するため、この段階で流量制御手段４１が水冷Ａ／Ｃ３２に冷却水を流入させ、給気を暖めようとする。しかし、冷えた水冷Ａ／Ｃ３２に冷却水が流れてその熱量が奪われ、水冷Ａ／Ｃ３２が十分に機能せずに白煙が生じるため、燃料噴射時期制御手段４２は、この際の白煙の発生を防止するように、燃料噴射時期を制御する。つまり、所定角度だけ進角させるのである。
【００２６】
具体的には、今仮に給気温度がＡであり、負荷が最大に投入されている状態から負荷を下げ、燃料噴射量を少なくしていくと、燃料噴射量が所定燃料噴射量Ｆｆ以下になった時点で流量制御手段４１が水冷Ａ／Ｃ３２に冷却水を流入させるが、一方で燃料噴射時期制御手段４２は、この際の白煙の発生を防ぐために、燃料噴射時を図２に示す点Ｅの位置まで進角させる。進角させる大きさは、クランクアングルにして数度である。進角させている時間は、タイマーで計時されるのであるが、数秒程度である。タイムアップ後は、給気が十分に加熱可能な状態に水冷Ａ／Ｃ３２も暖まっているため、さらに負荷を下げて燃料噴射量を少なくすると、燃料噴射時期制御手段４２は、図２に点線矢印で示すように、燃料噴射時期をマップ曲線Ｄのいずれかの位置に戻して徐々に進角させる。なお、給気温度がＢ、Ｃの場合でも、進角させる大きさおよび時間は、給気温度Ａの場合と同じである。
【００２７】
減筒運転制御手段４３は、燃料噴射装置１３，１４からの燃料噴射量信号Ｆを監視し、エンジン負荷が下がって燃料噴射量が所定燃料噴射量Ｆｆ以下になると、燃料噴射停止信号Ｇを第１バンク１１側の燃料噴射装置１３に出力し、燃料噴射をストップさせ、第２バンク１２側のみの片バンク運転を行わせる。ディーゼルエンジン１では、エンジン負荷が下がって燃料噴射量が少なくなること自身で、着火性が不安定となり、白煙を生じる可能性がある。このため、本実施形態では、燃料噴射量が所定燃料噴射量Ｆｆ以下となり、水エマルジョン燃料の着火性が著しく悪化する場合の白煙の発生を防止するために、減筒運転が行われる。そして、ディーゼルエンジン１が発電システムに組み込まれている本実施形態では、負荷を下げることで燃料噴射量を所定燃料噴射量Ｆｆ以下まで少なくするというのは多くの場合、エンジン１を完全に停止される場合であり、従って、このような減筒運転は、エンジン停止工程に実施される。
【００２８】
以下には、図３の流れ図をも参照して、ディーゼルエンジン１の始動から停止までを説明する。なお、説明の便宜上、給気温度はＡとする。
ステップ（以下、Ｓと略す）１：エンジンを始動させると先ず、燃料噴射時期制御手段４２は、温度センサ３４からの検出信号Ｋを受信し、エンジン負荷が十分に大きい場合での燃料噴射時期を決定するためのマップ曲線Ａを選択する。ただし、この検出は、エンジン負荷が高まり、燃料噴射量が所定燃料噴射量Ｆｆを越えた時点で行ってもよい。
【００２９】
Ｓ２：また、この段階では、エンジン１が十分に暖機されていない可能性があるため、エンジン１が暖まるまで流量制御手段４１は流量調整弁３３開け、水冷Ａ／Ｃ３２に冷却水を供給して給気を加熱し、白煙の発生防止を促す。そして、エンジン１を定回転速度に維持させ、商用電力（図１）との同期を取り、発電機１００側では、この段階で遮断器１０１を入れる（電力ラインが遮断されていない状態にする）。遮断器１０１を入れた後、定速回転を維持しつつ徐々に負荷を投入し、つまり発電機１００で徐々に発電させる。負荷の投入開始時点では、その負荷が小さいために、燃料噴射量も少なく、よって流量調整弁３３は開いた状態で維持される。
【００３０】
Ｓ３：負荷を徐々に増加させると、燃料噴射量もそれに伴って増すのであるが、ここでは、燃料噴射時期制御手段４２が燃料噴射装置１３，１４からの燃料噴射量信号Ｆをエンジンの負荷として監視する。この監視は、燃料噴射量が所定燃料噴射量Ｆｆを越えるまで、つまりエンジン１にかかる負荷が所定負荷を越えるまで行われる。
【００３１】
Ｓ４：燃料噴射量信号Ｆに基づき、燃料噴射量が所定燃料噴射量Ｆｆを越えたと判断されると、燃料が確実に着火するために、流量制御手段４１は、水冷Ａ／Ｃ３２への冷却水の供給を止め、給気を空冷Ａ／Ｃ３１で冷却させる。
Ｓ５：一方、この段階で燃料噴射時期制御手段４２は、燃料噴射時期を進角させ、給気温度Ａに見合った噴射時期で燃料を噴射させる。ここまでが負荷投入工程である。
Ｓ６：この後は、負荷を最大に投入して定発電運転（定発電工程）を行う。
【００３２】
Ｓ７：次に、エンジン停止工程について説明する。何らかの理由でエンジン１を停止させる場合には、発電時の回転数を一定に維持しながら負荷を徐々に低減させる。そして、燃料噴射量を負荷として監視する。この際、本実施形態では、流量制御手段４１、燃料噴射時期制御手段４２、および減筒運転制御手段４３が同時に燃料噴射量信号Ｆを直接監視しているが、いずれかの手段で監視し、この手段から他の手段へトリガー信号を出力するようにしてもよい。
【００３３】
Ｓ８：エンジン負荷が下がり、燃料噴射量が所定燃料噴射量Ｆｆ以下になると、つまり負荷が所定負荷以下になると、流量制御手段４１は、燃料噴射量が少なくなって着火性が悪化するのを防止するために、流量調整弁３３を全開または増量側に開いて水冷Ａ／Ｃ３２に冷却水を流入させる。
Ｓ９，Ｓ１０；これと同時に燃料噴射時期制御手段４２は、燃料噴射時期を点Ｅまで所定時間進角させる。これにより、冷えた水冷Ａ／Ｃ３２で冷却水の熱量が奪われ、給気が十分に加熱されない場合でも、白煙の発生が防止される。
Ｓ１１：この後、燃料噴射時期を遅角させ、マップ曲線Ｄに沿って制御する。
【００３４】
Ｓ１２：これに加えて減筒運転制御手段４３は、燃料噴射装置１３に燃料噴射停止信号Ｇを出力して第１バンク１１側での燃焼を止め、第２バンク１２側での燃焼による片バンク運転を実施させる。そして、エンジン負荷を略ゼロにした段階で、遮断器を切る。
Ｓ１３：この後、低回転数（ローアイドル）による保護運転を所定時間行い、過給機２０の焼き付き等を防止し、エンジンを停止させる。このエンジン停止まで、片バンク運転は持続される。
【００３５】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(１) すなわち、ディーゼルエンジン１では、エンジン停止工程中にエンジン負荷が所定負荷以下、すなわち燃料噴射量が所定燃料噴射量Ｆｆ以下になると、燃料噴射時期制御手段４２が燃料噴射時期を進めるため、低負荷でかつ燃料噴射量が少なくとも、噴射時期を進める分だけ着火まではより多くの燃料を噴射すことになって着火性を改善でき、着火時の燃焼効率を向上させ白煙の発生を抑制できる。
【００３６】
(２) ディーゼルエンジン１では、給気温度および燃料噴射量（エンジン負荷）に応じた最適な燃料噴射時期を予めマップＭとして決めてあるので、燃料噴射時期制御手段４２は温度センサ３４からの検出信号Ｋに基づいて正確なマップ曲線を選択でき、常に最適な燃料噴射時期で噴射させることができる。従って、このような状態でエンジン１が駆動されている限り、燃料噴射量が所定燃料噴射量Ｆｆ以下となって燃料噴射時期を進める必要が生じても、燃料噴射時期制御手段４２では、燃料噴射時期の進め具合を給気温度に関係なく同じクランクアングル分だけ進めればよく、制御を容易にできる。
【００３７】
(３) また、燃料噴射量が所定燃料噴射量Ｆｆになった時点での給気温度を即座に検出し、この検出結果に応じて燃料噴射時期を進めることもでき、より低い温度の給気が入り込んだ場合には、燃料噴射時期をより進める等の制御を行うことで、難着火性の水エマルジョン燃料等にも確実に対応でき、白煙の発生を確実に抑制できる。
【００３８】
(４) また、ディーゼルエンジン１は、減筒運転制御手段４３を備え、エンジン停止工程中に燃料噴射量が所定燃料噴射量Ｆｆ以下になったときに片バンク運転を行うため、負荷が小さくなっても、第２バンク１２での気筒当たりの負荷を増加させてより多くの燃料噴射量で運転でき、白煙の発生を抑制できる。
【００３９】
(５) ディーゼルエンジン１の燃料である水エマルジョン燃料は難着火性であるから、エンジン負荷の変動、すなわち燃料噴射量の変動が着火性に与える影響がより大きく、白煙が発生し易い。このため、このような燃料を用いたディーゼルエンジン１に本願発明を適用することは、着火を促進して白煙の発生を抑えた燃焼を実現でき、より有用である。
【００４０】
(６) 燃料噴射量が所定燃料噴射量Ｆｆ以下になると（エンジン負荷が高負荷側から低負荷側に移行する過程で所定負荷以下になると）、流量制御手段４１は、高負荷時に流通した給気で冷やされた水冷Ａ／Ｃ３２に対して冷却水を流入させるから、従来と同様に冷却水の熱量が奪われて給気が十分に加熱されないのであるが、本実施形態においては、この際に燃料噴射時期制御手段４２によって燃料噴射時期を進めるため、低負荷でかつ燃料噴射量が少なく、しかも加熱が不十分な給気が供給されても、(１)で説明したように、燃料噴射時期を進める分だけ着火まではより多くの燃料を噴射でき、着火時の燃焼効率を向上させて白煙の発生を抑制できる。また、燃焼効率が良くなることで、燃費も低減できる。
【００４１】
(７) さらに、燃料の噴射時期を進めると一般には、燃焼効率が良くなって燃費が改善される反面、燃焼温度が高くなってＮＯｘが発生し易いのであるが、本実施形態では、噴射時期を進角制御している工程はもともと付加が小さく、ＮＯｘ発生は少ないうえに、供給される給気が十分に加熱されない分進角させているわけで、殆どＮＯｘを増加させることなく白煙の排出を抑制できる。
【００４２】
(８) ディーゼルエンジン１では、水冷Ａ／Ｃ３２の媒体としてディーゼルエンジン１の冷却水を流用しているので、特別な媒体を専用に流通させる必要がなく、そのようなシステムも不要となり、媒体の入手を容易にでき、簡便である。
【００４３】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、エンジン負荷を燃料噴射量に置き換えて負荷変動を検出していたが、エンジン１の出力軸（例えば、エンジン１と発電機１００とを連結するシャフト部分）等にトルクメータを取り付け、そのような出力トルクからエンジン負荷を検出してもよく、また、発電機の発電量をワットメータ等で測定し、この発電量をエンジン負荷に置き換えて検出してもよい。
【００４４】
前記実施形態では、燃料噴射時期制御手段４２と減筒運転制御手段４３との両方を備えた例を示したが、これらの一方を備えていない場合でも、本発明のディーゼルエンジンに含まれる。
【００４５】
さらに、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【００４６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジンの概略構成を示す構成図。
【図２】燃料噴射量と燃料噴射時期との関係を示す図。
【図３】前記実施形態を説明するための流れ図。
【符号の説明】
１…ディーゼルエンジン、２０…過給機、２０Ａ…過給機出口、３０…熱交換手段、３１…第１熱交換器である空冷アフタークーラ、３１Ａ…第１熱交換器出口である空冷アフタークーラ出口、３２…第２熱交換器である水冷アフタークーラ、３４…給気温度検出手段である温度センサ、４１…流量制御手段、４２…燃料噴射時期制御手段、４３…減筒運転制御手段、Ｆｆ…所定負荷である所定燃料噴射量。

Claims

燃料噴射時期を制御する燃料噴射時期制御手段（４２）を備えるとともに、難着火性の燃料が用いられるディーゼルエンジン（１）において、
吸気した外気を加圧して燃焼室内に過給する過給機（２０）と、
第１媒体を受けて前記過給機（２０）の過給機出口（２０Ａ）からの給気と熱交換する第１熱交換器（３１）と、第１媒体よりも高い温度の第２媒体を受けて第１熱交換器出口（３１Ａ）からの給気と熱交換する第２熱交換器（３２）とを含んで構成された熱交換手段（３０）と、
前記第２熱交換器（３２）へ流入する前記第２媒体の流量を制御する流量制御手段（４１）とを備え、
前記流量制御手段（４１）は、エンジン負荷が所定負荷（Ｆｆ）を越えたときに、前記第２熱交換器（３２）への前記第２媒体の流量を無くすかまたは減量し、エンジン負荷が所定負荷（Ｆｆ）以下になったときに、前記第２熱交換器（３２）への前記第２媒体の流量を増量し、
前記燃料噴射時期制御手段（４２）は、前記流量制御手段（４１）によって前記第２熱交換器（３２）への前記第２媒体の流量が無しかまたは減量側から、増量側に移行した所定時間の間、燃料噴射時期をＮＯｘが増加しない範囲で進ませる
ことを特徴とするディーゼルエンジン（１）。
請求項１に記載のディーゼルエンジン（１）において、
当該ディーゼルエンジン（１）は冷却水を用いた水冷式であり、
前記第１媒体は外気であり、
前記第２媒体は前記冷却水である
ことを特徴とするディーゼルエンジン（１）。
請求項１または請求項２に記載のディーゼルエンジン（１）において、
使用する燃料が水エマルジョン燃料である
ことを特徴とするディーゼルエンジン（１）。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のディーゼルエンジン（１）において、
前記所定期間の間とは、給気が前記第２熱交換器（３２）にて十分に加熱されていない間のことである
ことを特徴とするディーゼルエンジン（１）。
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のディーゼルエンジン（１）において、
前記燃料噴射時期制御手段（４２）は、前記所定時間の間、燃料噴射時期を一時的に大きく進め、その後に遅らせる側に戻して再び徐々に進ませる
ことを特徴とするディーゼルエンジン（１）。